太藍新能源宣布已成功研發出世界首塊車規級全固態鋰金屬電池

摘要

固態電解質和負極材料是全固態電池最為核心的研究方向。

近日，太藍新能源宣布，已成功研發出世界首塊車規級全固態鋰金屬電池，單體容量為120Ah，實測能量密度達到了720Wh/kg。

官方信息顯示，太藍新能源此次發布的全固態鋰電池，其正極采用高克容量、長循環富鋰錳基材料，負極則采用了超寬、超薄且兼具高循環穩定性和高倍率的復合鋰金屬基材料。

同時，為了解決全固態鋰電池的固-固界面阻抗問題，該固態電池還搭配了太藍新能源獨有的高性能氧化物復合固態電解質。

此次太藍新能源在“車規級全固態鋰電池”方面取得的進展，推動了全固態鋰金屬電池關鍵技術的研發進程與產業化落地。

從全固態電池材料端的技術路線和發展進程來看，固態電解質和負極材料是最為核心的研究方向。

電解質方面，目前的瓶頸主要在于電導率與固-固界面接觸難題影響著電池的循環性能與倍率性能。

一方面，固體電解質的鋰離子電導率偏低，相比液態電解液電池阻抗大；另一方面，固體電解質與電極之間的接觸面積較小，內阻較大，且界面間的反應機制尚不明確，難以保持長期穩定的接觸。

高工鋰電了解到，為了提高電導率、降低內阻、改善界面接觸，目前以太藍新能源為代表的大部分企業采取了無機-有機復合電解質膜策略，通過借鑒聚合物電解質容易形成良好界面的特性，將傳統的氧化物無機電解質與聚合物電解質進行復合成膜，能夠顯著改善界面阻抗。

負極方面，現階段固態電池的負極材料主要分為金屬鋰負極、碳基負極以及氧化物負極這三大類。其中，金屬鋰被業界普遍認為是固態電池負極材料發展的終極目標。

由于固態電解質在全固態電池中占比較高，一般在22%以上，而高比能電芯的電解液和隔膜的質量占比僅在10%左右。單純從能量密度來看，固態電池與與液態鋰電池相比不存在優勢。

因而為了提高能量密度，負極材料引入具備著高容量、低電位等顯著優勢的鋰金屬材料成為必然。據了解，采用金屬鋰作為負極，有望提升電池40-50%的能量密度。

此外，在成本方面，鋰金屬負極固態電池在材料成本和加工成本方面均低于其他類型的電池，其總成本相較傳統的液態鋰離子電池可降低14%。

值得注意的是，鋰金屬負極的缺點也很明顯，鋰金屬晶枝的刺穿效應會導致電池容易失控失火甚至爆炸，安全性能不容樂觀，這也與固態電池解決鋰電池安全隱患的初衷相違背。

盡管全固態電池被業內認為相較液態電池具備顛覆性的技術潛力，其技術落地與產業化仍有很長一段路要走。目前業內一致的觀點是，全固態電池的大規模產業化要等到2030年。

寧德時代董事長曾毓群在近期接受采訪時曾表示，全固態電池這項備受關注的技術還不夠完善，缺乏耐久性，而且依然存在安全問題，將這種電池推向市場還有很多困難。

今年以來，多家固態電池企業的技術進展已多次“掀動”市場情緒。然而電池的技術驗證周期是按年為時間單位的，情緒回歸理智后，產業也將回歸到技術路線與市場應用的實力考量中去。